Étude à l'échelle atomique du couplage des ondes de densité de charge dans le dichalcogénure de métal de transition bidimensionnel // Atomic-Scale Investigation of Charge Density Wave Coupling in Two Dimensional Transition Metal Dichalcogenide

Les matériaux bidimensionnels (2D) constituent un domaine de recherche fascinant en raison de leurs propriétés uniques, souvent très différentes de leurs homologues massifs. Dans la famille des matériaux 2D, les dichalcogénures de métaux de transition (TMD) suscitent un intérêt particulier car ils présentent une grande variété d'états électroniques exotiques, tels que la supraconductivité, les isolants de Mott et les ondes de densité de charge (ODC). Les ondes de densité de charge constituent une phase électronique caractérisée par une modulation spatiale de la densité électronique présente dans certains matériaux métalliques, souvent liée à l'apparition d'une bande interdite dans le spectre électronique. Si les ODC sont bien comprise dans les systèmes unidimensionnels par le modèle de distorsion de Peierls, leur origine dans à deux dimensions reste moins claire. Le couplage entre les ODC dans les hétérostructures et leurs interactions avec les perturbations locales est encore plus énigmatique.

Ce projet permettra de mieux comprendre les interactions entre les ODC et leur environnement. Notre groupe a récemment montré que les ODC peuvent être manipulées par une excitation locale avec une pointe STM [1]. La thèse étudiera le couplage entre deux matériaux TMD présentant des ODC différentes, ainsi que le couplage avec des défauts à l'échelle atomique. Pour ce faire, nous utiliserons la microscopie à effet tunnel et la spectroscopie (STM/STS) pour sonder les propriétés électroniques à l'échelle atomique dans les TMD monocouches et les hétérostructures TMD.

Ce projet est lié à un projet de recherche international financé par le CNRS avec l'Université nationale de Taïwan, où la synthèse d'échantillons est maîtrisée.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Two dimensional (2D) materials have emerged as a fascinating field of research due to their unique properties that often differ significantly from their bulk counterparts. In the large familly of 2D materials, transition metal dichalcogenides (TMDs) have garnered particular interest as they host a large variety of exotic electronic ground states such as superconductivity, mott insulator and charge density wave (CDW). CDW is an electronic phase characterized by a spatial modulation of the electron density present in some metallic materials, often linked to the apparition of a bandgap in the electronic spectrum. While CDWs are well-understood in one-dimensional systems through the Peierls distortion model, their origin in 2D materials remains less clear. The coupling between CDWs in heterostructures and their interactions with local perturbation is even more enigmatic.

This project will shed light on the interactions between CDWs and their surrounding environment. Our group has recently shown that CDW can be manipulated by a local excitation with an STM tip [1]. The PhD will investigate the coupling between two TMD materials exhibiting different CDWs and the coupling with atomic-scale defects, such as strong or weak pinning centers. To achieve this, we will use scanning tunneling microscopy and spectroscopy (STM/STS) to probe the electronic properties at the atomic scale in single-layer TMDs and TMD heterostructures.
This project is linked to a CNRS international research project with the National Taïwan University where sample synthesis is mastered.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/2025

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Université Paris Cité

564 Physique en Ile de France

Savoir faire expérimental, connaissances en physique de la matière condensée
Experimental skills, knowledge in condensed matter physics